應用于液體在線檢測的流通池及其工作方法與流程

本發明涉及液體在線檢測領域，特別涉及一種利用光波導芯片進行液體在線檢測的流通池及其工作方法。

背景技術：

在液體檢測技術中，在線流通微芯片檢測技術因其所需樣品體積小，檢測靈敏度高，檢測速度快等優點而被廣泛應用。在線流通微芯片檢測的核心部分為流通池的裝配，目前的裝配方式如下：

1、設計上壓板、下壓板，通過螺栓擰緊的方式將芯片固定在上壓板與下壓板之間，但存在螺栓擰緊操作繁瑣，且擰緊度會因人、因次而不同，不確定因素過多，從而導致裝置穩定性差，檢測結果一致性差。

2、設計蓋板、底板、定位銷和壓緊裝置，通過導桿和彈簧壓緊的方式將芯片固定在蓋板和底板之間，但存在裝配件體積偏大，底板中芯片平整度要求無法滿足等問題。

技術實現要素：

為了解決上述現有技術方案中的不足，本發明提供了一種體積小、拆裝方便、密封性好、干擾少、穩定性高的流通池。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種應用于液體在線檢測的流通池，所述流通池包括：

壓塊，所述壓塊設有第一通孔、第二通孔和第三通孔，壓塊的下底面設有第一陣列凹槽，所述第一陣列凹槽內嵌有第一組磁性件；

密封件，所述密封件設有第四通孔、第五通孔，所述第一通孔和第二通孔在所述密封件所在平面上的投影落入所述第四通孔內，所述第一通孔、第二通孔和第四通孔構成所述流通池的液體通道；所述密封件為彈性材料，位于所述壓塊與支撐件之間；

支撐件，所述支撐件上表面設有第二陣列凹槽，所述第二陣列凹槽內嵌有第二組磁性件，所述第二組磁性件與第一組磁性件相對設置且相互吸引使得所述壓塊與所述密封件、光波導芯片形成密封的液體通道；所述支撐件上表面還設有放置彈性件的凹槽，所述彈性件的上表面高于所述支撐件的上表面；

光波導芯片，所述光波導芯片上設有信號傳感區和光纖接口，信號傳感區在所述密封件所在平面上的投影落入所述第四通孔內，所述信號傳感區上固定有吸附待測物質的修飾膜；所述第三通孔、第五通孔上下貫通，束狀光纖連接所述光纖接口，并從所述上下貫通的通道內伸出；所述光波導芯片位于所述彈性件與密封件之間，且其在所述支撐件上表面的投影區域邊緣到所述第二組磁性件的距離大于零。

根據上述的流通池，優選地，所述支撐件的側面設有二個安裝孔，用于插入加熱元件和測溫元件。

根據上述的流通池，可選地，所述支撐件的下底面設有恒溫槽，所述恒溫槽內嵌有進液管路，所述進液管路的出口連通所述液體通道。

根據上述的流通池，可選地，所述恒溫槽通過蓋板密封。

根據上述的流通池，優選地，所述第一組磁性件包括兩種極性的磁性件，所述第二組磁性件中的磁性件與第一組磁性件中位置相對的磁性件的極性相反；

若第一組磁性件中磁性件個數為3-5個，則至少二個相鄰磁性件的極性相同；

若第一組磁性件中磁性件個數為N，N≥6且為偶數，則至少N/2個相鄰磁性件的極性相同；

若第一組磁性件中磁性件個數為M，M≥7且為奇數時，則至少(M-1)/2個相鄰磁性件的極性相同。

根據上述的流通池，優選地，所述密封件在所述支撐件上表面的投影區域邊緣到所述第二組磁性件的距離大于零，使得第一組磁性件和第二組磁性件直接接觸吸引，增加壓塊與支撐件之間的密封性。

根據上述的流通池，可選地，所述第一組磁性件和/或第二組磁性件中的至少二個磁性件關于所述流通池的中心軸線中心對稱。

根據上述的流通池，可選地，所述第一組磁性件和第二組磁性件沿各自所在面的周長方向均勻分布。

根據上述的流通池，優選地，所述光波導芯片進一步包括：參比區，所述參比區不經過液體通道；

光源經束狀光纖射入所述流通池，分為兩路，一路進入參比區形成參比光路；一路進入信號傳感區形成檢測光路。

根據上述的流通池，可選地，所述彈性件為O型圈。

根據上述的流通池，優選地，所述壓塊為有機玻璃制成。

根據上述的流通池，優選地，所述支撐件為鋁制材料。

本發明還提供一種上述應用于液體在線檢測的流通池的工作方法，所述工作方法包括：

(A1)試樣進入液體通道，待測組分被信號傳感區上的修飾膜吸附；

(A2)緩沖液進入液體通道置換出試樣；

(A3)光源射入所述流通池，一路進入參比光路，一路進入檢測光路；

(A4)參比光路輸出參比信號I₁，同時檢測光路輸出檢測信號I₂，根據I₂/I₁比值與待測組分濃度的關系獲得試樣中待測組分的含量。

根據上述的工作方法，優選地，所述工作方法進一步包括：

(B1)洗脫液沖洗所述液體通道，洗脫被修飾膜吸附的待測組分；

(B2)緩沖液流經所述液體通道，置換出洗脫液。

根據上述的工作方法，可選地，信號傳感區包括至少二個分區，所述至少二個分區上固定有吸附不同待測組分的修飾膜，檢測光路輸出每個分區的檢測信號，獲得試樣中不同待測組分的含量。

本發明還提供一種上述應用于液體在線檢測的流通池的工作方法，所述工作方法包括：

(C1)緩沖液進入液體通道，光源射入所述流通池，一路進入參比光路，一路進入檢測光路；

(C2)將參比光路的輸出信號作為溫度指示信號，待溫度指示信號穩定后，檢測光路輸出對照信號I₀；

(C3)試樣進入所述液體通道，待測組分被所述修飾膜吸附；

(C4)緩沖液進入液體通道置換出試樣，待溫度指示信號穩定后，檢測光路輸出檢測信號I₂；

(C5)根據I₂/I₀比值與待測組分濃度關的系獲得試樣中待測組分的含量。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果為：

1、本發明的流通池采用在密封件的上下設置相對的磁性件，通過磁性件相互吸引的方式使得壓塊與支撐件密封，拆裝方便、密封性好。

2、本發明在支撐件上設置加熱元件和測溫元件，保證檢測過程中溫度恒定，排除外界溫度影響，提高檢測穩定性。

3、本發明在壓塊上開設的通孔與密封件上的通孔構成微通道以供液體流通，樣品消耗量低、制造簡單、裝置體積小。

4、本發明采用光波導芯片檢測，在緩沖液存在的環境下檢測，保證基體折射率一致，排除基體干擾；同時通過輸出參比信號與檢測信號，提高檢測結果的準確性。

附圖說明

參照附圖，本發明的公開內容將變得更易理解。本領域技術人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說明本發明的技術方案，而并非意在對本發明的保護范圍構成限制。圖中：

圖1是本發明實施例1的流通池的立體結構分離圖；

圖2是本發明實施例1的流通池中壓塊的上底面和下底面的結構簡圖；

圖3是本發明實施例1的流通池中密封件的上底面和下底面的結構簡圖；

圖4是本發明實施例1的流通池中支撐件的上底面和下底面的結構簡圖。

具體實施方式

圖1-4和以下說明描述了本發明的可選實施方式以教導本領域技術人員如何實施和再現本發明。為了教導本發明技術方案，已簡化或省略了一些常規方面。本領域技術人員應該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本發明的范圍內。本領域技術人員應該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發明的多個變型。由此，本發明并不局限于下述可實施方式，而僅由權利要求和它們的等同物限定。

實施例1

圖1示意性地給出了本發明實施例1的應用于液體在線檢測的流通池的立體結構分離簡圖，圖2示意性地給出了壓塊的上底面和下底面的結構，圖3示意性地給出了密封件的上底面和下底面的結構(密封件的下底面和上底面結構相同)，圖4示意性地給出了支撐件的上底面和下底面的結構，如圖1-4所示，所述流通池包括：

壓塊1，所述壓塊設有第一通孔11、第二通孔12和第三通孔13，所述第一通孔為進液通道，所述第二通孔為出液通道；所述壓塊的下底面設有第一陣列凹槽，所述第一陣列凹槽內嵌有第一組磁性件14；

密封件2，所述密封件設有第四通孔21、第五通孔22，所述第一通孔和第二通孔在所述密封件所在平面上的投影落入所述第四通孔內，所述第一通孔、第二通孔和第四通孔構成所述流通池的液體通道；所述密封件為彈性材料，位于所述壓塊與支撐件之間；

支撐件3，所述支撐件上表面設有第二陣列凹槽，所述第二陣列凹槽內嵌有第二組磁性件31，所述第二組磁性件與第一組磁性件相對設置且相互吸引使得所述壓塊與所述密封件、光波導芯片形成密封的液體通道；所述支撐件上表面還設有放置彈性件32的凹槽，所述彈性件的上表面高于所述支撐件的上表面；

光波導芯片4，所述光波導芯片上設有信號傳感區和光纖接口，信號傳感區在所述密封件所在平面上的投影落入所述第四通孔內，所述信號傳感區上固定有吸附待測物質的修飾膜；所述第三通孔、第五通孔上下貫通且與光纖接口的位置對應，束狀光纖從所述上下貫通的通道內伸出；所述光波導芯片位于所述彈性件與密封件之間，覆蓋住所述彈性件，且其在所述支撐件上表面的投影區域邊緣到所述第二組磁性件的距離大于零。

進一步地，所述第一通孔和第二通孔均分為上下兩部分，上端通孔孔徑大于下端通孔孔徑，便于進液通道、出液通道與液體管路之間的連接。

進一步地，所述第一通孔和第二通孔的下端通孔在所述密封件所在平面上的投影落入所述第四通孔內。

為了排除外界環境溫度的干擾，提高檢測結果的穩定性與準確性，故：

進一步地，所述支撐件的側面設有安裝孔33、安裝孔34，用于插入加熱元件和測溫元件，所述支撐件為鋁制材料，以提高導熱性能。加熱元件對支撐件進行加熱，測溫元件將溫度信號傳遞給光波導芯片。

為了縮短液體的加熱時間，在試樣進入液體通道前進行預熱，故：

進一步地，所述支撐件的下底面設有恒溫槽，所述恒溫槽內嵌有進液管路，所述進液管路的出口連通所述液體通道；所述恒溫槽通過蓋板(如磁性蓋板)密封，提高恒溫槽的保溫性能。

第一組磁性件和第二組磁性件相對設置且相互吸引，使得壓塊與支撐件之間保持密封，為了保證第一組磁性件中的磁性件與第二組磁性件中的磁性件存在唯一對應關系，也即壓塊與支撐件的對應關系固定，壓塊與支撐件在采用磁性件對吸固定時不會發生旋轉移位，故：

進一步地，所述第一組磁性件包括兩種極性的磁性件，所述第二組磁性件中的磁性件與第一組磁性件中位置相對的磁性件的極性相反；

若第一組磁性件中磁性件個數為3-5個，則至少二個相鄰磁性件的極性相同；

若第一組磁性件中磁性件個數為N，N≥6且為偶數，則至少N/2個相鄰磁性件的極性相同；

若第一組磁性件中磁性件個數為M，M≥7且為奇數時，則至少(M-1)/2個相鄰磁性件的極性相同。

為了提高壓塊與支撐件之間的密封性能，故：

進一步地，所述密封件在所述支撐件上表面的投影區域邊緣到所述第二組磁性件的距離大于零，使得第一組磁性件和第二組磁性件直接接觸吸引。

進一步地，所述第一組磁性件和第二組磁性件沿各自所在面的周長方向均勻分布；或者，所述第一組磁性件和/或第二組磁性件中的至少二個磁性件關于所述流通池的中心軸線中心對稱。

為了排除溫度、環境濕度等不確定因素，本實施例的光波導芯片設有參比區，所述參比區不經過液體通道；光源經束狀光纖射入所述流通池，分為兩路，一路進入參比區形成參比光路；一路進入信號傳感區形成檢測光路。

本實施例還提供上述流通池在液體在線檢測過程中的工作方法，所述工作方法包括：

(A1)試樣進入液體通道，待測組分被信號傳感區上的修飾膜吸附；

(A2)緩沖液進入液體通道置換出試樣；

(A3)光源射入所述流通池，一路進入參比光路，一路進入檢測光路；

(A4)參比光路輸出參比信號I₁，同時檢測光路輸出檢測信號I₂，根據I₂/I₁比值與待測組分濃度的關系獲得試樣中待測組分的含量。

試樣中的待測組分被修飾膜吸附后在緩沖液的環境下檢測，排除了基體干擾。一次試樣檢測結束后，需要將吸附的待測組分洗脫出來，并讓液體通道、信號傳感區在緩沖液的環境下保存，以保護光波導芯片，故：

進一步地，所述工作方法還包括：

(B1)洗脫液沖洗所述液體通道，洗脫被修飾膜吸附的待測組分；

(B2)緩沖液流經所述液體通道，置換出洗脫液。

實施例2

本實施例提供一種本發明實施例1的流通池應用于液體在線檢測的工作方法，與實施例1不同的是，本實施例將參比光路輸出的信號作為溫度指示信號，待溫度指示信號穩定后，檢測光路依次進行對照信號與檢測信號的測量，進而獲得試樣中待測組分的含量，具體步驟如下：

(C1)緩沖液進入液體通道，光源射入所述流通池，一路進入參比光路，一路進入檢測光路；

(C2)將參比光路的輸出信號作為溫度指示信號，待溫度指示信號穩定后，檢測光路輸出對照信號I₀；

(C3)試樣進入所述液體通道，待測組分被所述修飾膜吸附；

(C4)緩沖液進入液體通道置換出試樣，待溫度指示信號穩定后，檢測光路輸出檢測信號I₂；

(C5)根據I₂/I₀比值與待測組分濃度關的系獲得試樣中待測組分的含量。

實施例3

本實施例提供一種應用于液體在線檢測的流通池及其工作方法，與實施例1不同的是：本實施例的信號傳感區包括至少二個分區，每個分區上固定有吸附不同待測組分的修飾膜，檢測光路輸出每個分區的檢測信號，獲得試樣中不同待測組分的含量。

實施例4

本實施例為本發明實施例1的流通池在水樣在線檢測領域的應用例。

在該應用例中，壓塊為有機玻璃制成的圓柱體，靠近所述壓塊下底面邊緣的周向上均勻設置4個凹槽，沿順時針方向依次嵌有N、N、S、S極性的磁鐵；支撐件為鋁制材料圓柱體，支撐件的側面安裝孔內插有加熱棒和測溫元件；靠近所述支撐件上底面邊緣的周向上設置有與壓塊下底面凹槽一一對應的凹槽，依次嵌有S、S、N、N極性的磁鐵；所述支撐件上底面的中間設有圓形凹槽，所述圓形凹槽內嵌入作為彈性件的O型圈，所述O型圈的上表面高于支撐件的上底面，對光波導芯片起到支撐與保護作用；將光波導芯片覆蓋在O型圈上，所述光波導芯片邊緣到所述流通池中心軸線的距離的最大值小于所述磁鐵邊緣到流通池中心軸線距離的最小值；密封件為彈性密封材料，所述密封件在所述支撐件上表面的投影落入磁鐵圍合區域內；所述光波導芯片信號傳感區上的修飾膜為分子印記膜，不分區，僅用于檢測待測水樣中的藻毒素。

水樣的在線檢測過程如下：

S1.將上述流通池的進液通道與進液管路相連接，出液通道連接廢液瓶；光源經與光波導芯片相連的束狀光纖射入所述流通池，分為兩路，一路進入參比區形成參比光路，一路進入信號傳感區形成檢測光路；

S2.試樣進入液體通道，藻毒素被信號傳感區上的分子印記膜吸附；加熱棒開始加熱；

S3.緩沖液進入液體通道置換出試樣；

S4.參比光路輸出參比信號I₁，同時檢測光路輸出檢測信號I₂，根據I₂/I₁比值與待測組分濃度的關系獲得水樣中藻毒素的含量；

S5.洗脫液沖洗液體通道，洗脫被吸附的藻毒素；

S6.緩沖液流經所述液體通道，置換出洗脫液，在緩沖液條件下保存所述流通池。

本發明實施例中的壓塊、密封件、支撐件的底面并不局限于圓形，矩形、正方形、多邊形等均在本發明的保護范圍之內。